Características (clásicas) de los agujeros negros.

Mucho se ha dicho sobre los famosos agujeros negros.
Como ya sabemos, son regiones del espacio donde ni la luz puede escapar. Como la posibilidad de escape de la gravedad de un objeto radica en su velocidad (velocidad de escape), y como nada puede superar la velocidad de la luz, luego, nada puede salir de un agujero negro.
Se forman por el colapso de uno o varios objetos masivos. A medida que colapsa, la gravedad en su superficie aumenta, hasta que llega un momento en que ésta es tan alta que ni la luz escapa de ella. Al radio del objeto a ese momento se lo llama radio de Schwarzschild u Horizonte de sucesos, porque nada vemos dentro de él. Como la gravedad depende de la masa y de la distancia a ella, a partir de ese momento, el cuerpo puede seguir colapsando y no lo notaremos porque no podemos ver dentro de ese horizonte. O sea que el objeto masivo puede ser menor que esa región del espacio llamada agujero negro. Hasta acá tenemos el agujero negro de Schwarzschild.

El agujero negro es capaz de curvar el espacio como un peso curva o hunde una superficie. Digamos que los planetas y los demás miembros del Sistema Solar se mueven en trayectorias rectilíneas, pero la masa del Sol curva el espacio y esa recta degenera en una trayectoria curva, en el caso de los planetas, cerrada. Esta curvatura es tanto mayor cuanto mayor sea la masa.

Pero los cuerpos pueden tener carga eléctrica. Luego el progenitor de agujero negro puede tener carga que quede atrapada en el agujero negro. De esta manera, a la masa de un agujero negro, se le agregaría su carga como otra de sus características.
Como las cargas eléctricas del mismo tipo (mismo signo) tienden a repelerse, esta repulsión debe ser enorme durante el colapso, superando incluso a la gravitatoria que forma al agujero negro. Por este motivo se piensa que los agujeros negros no podrían tener carga eléctrica. De hecho, se formarían a partir de estrellas de neutrones; estrellas que en su colapso fusionaron sus cargas positivas y negativas en neutrones o cargas neutras, o sea, sin carga.

 

594px-ergosphere-svg

Ilustración crédito de MesserWoland

Pero los objetos tienen rotación, y en el colapso, su rotación aumenta como aumenta la rotación del patinador cuando junta los brazos al cuerpo (esto es por conservación del momento angular).
Así que la rotación del agujero negro es otra de sus características. Aquí aparece el modelo de Kerr o agujero negro de Kerr. Nace como el de Schwarzschild pero mantiene una rápida rotación. Esto hace que aparezca una región alrededor del horizonte de sucesos llamada ergosfera. En realidad con forma elíptica, en esta región el espacio es arrastrado y rota con el agujero negro. De esa región la luz podría escapar bajo ciertas condiciones. Se piensa que en realidad, los agujeros negros son de este tipo debido a la rápida rotación que adquieren los objetos progenitores en su colapso.

Después de todo, los agujeros negros podrían no ser negros. Por Radiación Hawking, dentro del agujero negro se da la formación espontánea de partículas y antipartículas. Si una de ellas se formó fuera del agujero negro, podría escapar de él. Así el agujero negro se evaporaría con el tiempo, ya que este proceso toma energía del agujero negro, la transforma en dos partículas y una escapa dejando al agujero negro con menos energía o masa (más flaco). Si este proceso se da durante el colapso del progenitor, el agujero negro nunca llegaría a tener tanta masa para colapsar y… no sería negro, digamos que sería muy rojo, casi ocre, por la pérdida de energía de la luz en salir de semejante campo gravitatorio.

Referencias:

pdp

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